TWI788047B - 具散熱功效的電池模組及電池裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種電池模組，其包括複數個電池芯、一電池固定架、至少一第一電池導電架及複數個管體；電池固定架包括複數個電池容置孔及複數個固定通孔，每一電池芯分別置放在一對應的電池容置孔中；第一電池導電架設置在電池固定架之上，那些電池芯透過第一電池導電架串聯或並聯一起；在每兩個固定通孔間連接一管體；一流體流動在管體及固定通孔間，透過流體的流動以帶離電池芯所產生的熱能。

Description

具散熱功效的電池模組及電池裝置

本發明係關於一種電池模組，尤指一種具熱交換的電池模組。

近年來，隨著環保減碳之需求，電動車逐漸地受到人們的青睬。因此，很多車廠陸續進入電動車的開發，以期在電動車市場上搶得商機。

電動車之動力來源為電池。為了增加電動車的續航力，電動車上通常會設置一具有相當數量電池芯的電池模組。電池模組包括一固定架及至少一導電架。固定架可以設置有多個電池芯，而每一電池芯將透過導電架串聯或並聯連接一起。

電池主要是利用物質間的化學反應來產生電流、電力的裝置，單一電池可供應的電力或電量不足時，通常的做法會將複數個電池芯做串聯來增強電壓，或者並聯來增大電流、電量等。然而，電池在電力使用量較大，或者環境溫度較高等情況下，電池本身的反應會容易加速而使電流量增大，進而電池本身的溫度又更加升高而使反應速度遽增，最後則導致熱失控而使電池以及使用該電池的電器毀損。

於此，本發明將提出一種創新結構的電池模組，其電池模組之固定架構造不僅可以保護內部的電池芯，且能夠幫助熱失控的電池芯快速地散熱，將會是本發明的目的。

本發明的一目的，在於提出一種電池模組，其包括複數個電池芯、一電池固定架、至少一第一電池導電架及複數個管體；電池固定架包括複數個電池容置孔及複數個固定通孔，每一電池芯分別置放在一對應的電池容置孔中；第一電池導電架設置在電池固定架之上，那些電池芯透過第一電池導電架串聯或並聯一起；在每兩個固定通孔間連接一管體，一流體將會流動在管體及固定通孔間；則，當電池模組的電池芯熱失控時，電池芯所產生的熱將會導熱至金屬材質的電池固定架，而後透過流體的流動以帶離電池固定架上的熱能，致使以降低電池模組損壞的機率。

本發明的一目的，在於提出一種電池裝置，其包括複數組電池模組，管體分成一輸入管體、複數個中繼管體及一輸出管體；輸入管體的一端連接至其中一組電池模組的一個對應的固定通孔，而另一端作為流體輸入端；輸出管體的一端連接至另一組電池模組的一個對應的固定通孔，而另一端作為流體輸出端；中繼管體的兩端連接至同一組電池模組上的兩個對應的固定通孔，或者中繼管體的兩端分別連接至不同組電池模組的兩個對應的固定通孔；當流體從流體輸入端輸入時，陸續通過中繼管體及每一組電池模組的電池固定架中的固定通孔，之後從流體輸出端進行輸出；如此，當其中一組電池模組發生熱失控的情況，流體會將熱失控電池模組之電池固定架上的熱能帶到或交換至另一電池模組之電池固定架之上，透過另一組電池模組之電池固定架協助散熱以及透過流動中的流體吸收熱能，以提升電池裝置使用時的安全性。

為達到上述的目的，本發明提供一種具散熱功效的電池模組，包括：複數個電池芯；一電池固定架，包括複數個電池容置孔及複數個固定通孔，每一電池芯分別置放在一對應的電池容置孔中；至少一第一電池導電架，設置在電池固定架之上，複數個電池芯透過第一電池導電架串聯或並聯一起；及複數個管體，每一管體連接在對應的固定通孔上；其中，一流體流動在複數個管體及複數個固定通孔間，透過流體的流動以帶離電池芯所產生的熱。

本發明一實施例中，管體包括一輸入管體、至少一中繼管體及一輸出管體；輸入管體的一端連接至一個對應的固定通孔而另一端作為一流體輸入端；輸出管體之一端連接至一個對應的固定通孔而另一端作為一流體輸出端；中繼管體的兩端分別連接至兩個對應的固定通孔。

本發明一實施例中，電池模組更包括一第一定位支架，第一定位支架設置在電池固定架與第一電池導電架間，第一定位支架包括複數個第一定位通孔，每一電池芯的一端從電池容置孔的上方穿出並通過對應的第一定位通孔電性連接至第一電池導電架。

本發明一實施例中，電池模組更包括至少一第二電池導電架及一第二定位支架，第二電池導電架設置在電池固定架之下，第二定位支架設置在電池固定架與第二電池導電架間，第二定位支架包括複數個第二定位通孔，每一電池芯的另一端從電池容置孔的下方穿出並通過對應的第二定位通孔電性連接至第二電池導電架。

本發明一實施例中，第一定位支架及第二定位支架分別包括有複數個穿孔，每一固定通孔包括有至少一凸部，固定通孔的凸部穿過對應的穿孔而與管體連接。

本發明一實施例中，流體為水或冷卻液。

本發明一實施例中，每一固定通孔的內壁設置有一隔離塗層。

本發明又提供一種具散熱功效的電池裝置，包括複數組電池模組，每一電池模組分別包括：複數個電池芯；一電池固定架，包括複數個電池容置孔及複數個固定通孔，每一電池芯分別置放在一對應的電池容置孔中；至少一第一電池導電架，設置在電池固定架之上，複數個電池芯透過第一電池導電架串聯或並聯一起；及複數個管體，每一管體連接在對應的固定通孔上；其中，每一組電池模組透過至少一對應的管體而與另一組電池模組相連接，一流體流動在每一組電池模組的複數個管體及複數個固定通孔之間，透過流體的流動以帶離每一組電池模組的電池芯所產生的熱。

本發明一實施例中，其中每一電池模組更包括一第一定位支架，至少一第二電池導電架及一第二定位支架，第一定位支架設置在電池固定架與第一電池導電架間，第一定位支架包括複數個第一定位通孔，每一電池芯的一端從電池容置孔的上方穿出並通過對應的第一定位通孔電性連接至第一電池導電架，第二電池導電架設置在電池固定架之下，第二定位支架設置在電池固定架與第二電池導電架間，第二定位支架包括複數個第二定位通孔，每一電池芯的另一端從電池容置孔的下方穿出並通過對應的第二定位通孔電性連接至第二電池導電架。

本發明一實施例中，其中複數組電池模組置放在一外殼箱體內，外殼箱體包括有一輸入孔及一輸出孔，管體包括一輸入管體、至少一中繼管體及一輸出管體；輸入管體的一端連接至其中一組電池模組的一個對應的固定通孔而另一端作為一流體輸入端，流體輸入端經由輸入孔穿出至外殼箱體的外部；輸出管體的一端連接至另一組電池模組的一個對應的固定通孔而另一端作為一流體輸出端，流體輸出端經由輸出孔穿出至外殼箱體的外部；中繼管體的兩端連接至同一組電池模組的兩個對應的固定通孔，或者，中繼管體的兩端分別連接至不同組電池模組的兩個對應的固定通孔。

請同時參照圖1至圖7及圖9，圖1為本發明電池模組一實施例之部分構造立體分解圖、圖2為本發明電池固定架一實施例之結構俯視圖、圖3為本發明電池固定架一實施例之立體透視圖、圖4為本發明圖3之電池固定架之A-A’方向之剖面圖、圖5為本發明圖3之電池固定架之B-B’方向之剖面圖、圖6為本發明第一定位支架一實施例之立體透視圖、圖7為本發明第一電池導電架一實施例之結構仰視圖及圖9為本發明電池模組一實施例之結構示意圖。如圖1至圖5所示，本發明電池模組100包括複數個電池芯11、一電池固定架12及至少第一電池導電架13。電池固定架12包括有複數個電池容置孔121及複數個固定通孔123。在本實施例中，電池容置孔121為一單邊開口而另一邊封口的孔狀結構，而電池芯11的正極及負極設置在同一側。每一電池芯11分別置入在一對應的電池容置孔121中，且電池芯11的一端將突出於電池容置孔121之外。電池固定架12為一導熱性較佳的金屬固定架。當電池芯11熱失控時，電池芯11所產生的熱將可導熱至電池固定架12，以利用電池固定架12進行散熱。第一電池導電架13設置在電池固定架12之上且包括有複數個銲接點131。電池芯11之一端將與第一電池導電架13的銲接點131銲接一起，以使那些電池芯11能夠透過第一電池導電架13串聯及/或並聯的電性連接。

接續，如圖9所示，所示電池模組100更包括有複數個管體17。管體17為一非金屬材質的管狀本體，如塑膠管體。每一管體17之接口連接在對應的固定通孔123上。一流體19係可以注入至管體17之中，且在複數個管體17及複數個固定通孔123間進行流動。在本發明中，流體19亦可以為水或冷卻液。則，當電池芯11熱失控時，其產生的熱將被導引至電池固定架12，則，透過流動中的流體19以快速地將電池固定架12上所傳導的熱快速地帶離，致使提升電池模組100的散熱效果，降低電池模組100故障或爆炸的機率，

進一步搭配圖6所示，本實施例電池模組100進一步包括一第一定位支架15，第一定位支架15設置在電池固定架12與第一電池導電架13間。在本發明中，第一定位支架15亦可為一塑膠材質的支架。第一定位支架15包括複數個第一定位通孔151。每一電池芯11的一端凸設在電池容置孔121的上方且通過對應的第一定位通孔151電性連接至第一電池導電架13。再者，每一固定通孔123包括有至少一凸部1231，其突設在電池固定架12的上表面或下表面之上，而第一定位支架15包括有複數個穿孔153，每一穿孔153對位於每一固定通孔123。每一固定通孔123的凸部1231將從穿孔153穿出，每一管體17的接口將以套接或燒結方式固定在對應的固定通孔123的凸部1231上，以使流體19能夠在固定通孔123及管體17間進行流動。

接續，一般而言，水的導電性雖然很差，但，仍具有傳導電的能力。假如以水作為流體19，並直接接觸電性浮動的電池固定架12，將會影響電池模組100之電池芯11之電位穩定性。為避免流體19在固定通孔123流動時影響到電池模組100的電位，如圖2所示，每一固定通孔123的孔體內壁上將會塗設有一隔離塗層1232，透過隔離塗層1232之電性隔離將可避免流體19在電池固定架12的固定通孔123進行流動時電性接觸電池芯11、電池固定架12及/或第一電池導電架13，致使降低電池模組100損壞的機率。

進一步地，再次參閱圖9，管體17包括有一輸入管體171、至少一中繼管體172及一輸出管體173。輸入管體171的一端連接至一個對應的固定通孔123而另一端作為一流體輸入端1711，例如：流體的冷端輸入。中繼管體172的兩端分別連接至兩個對應的固定通孔123。輸出管體173之一端連接至一個對應的固定通孔123而另一端作為一流體輸出端1731，例如：流體的熱端輸出。當流體19透過輸入管體171的流體輸入端1711輸入時，流體19將會陸續通過每一中繼管體172及每一固定通孔123，而後從輸出管體173的流體輸出端1731輸出。再者，電池芯11運作或熱失控產生的熱，將被導熱至電池固定架12，流動在電池固定架12的固定通孔123中的流體19將會吸收電池固定架12上之部分熱能，且將熱量從電池固定架12快速地帶離，以便電池芯11能夠快速地降溫，提高電池模組100使用時的安全性。

再者，本發明一實施例中，如圖7所示，第一電池導電架13為一大面積的金屬片，每一電池芯11之一端皆與同一個第一電池導電架13上的銲接點131銲接一起，且為了讓管體17能夠從第一電池導電架13穿過，第一電池導電架13上形成有複數個穿孔133。管體17將通過第一電池導電架13的穿孔133及第一定位支架15的穿孔153以固定在對應的固定通孔123上。或者，本發明又一實施例中，如圖8所示，電池模組100包括有複數個小面積的第一電池導電架13，部分電池芯11之一端與其中一個第一電池導電架13上的銲接點131銲接一起，而其他電池芯11之一端將與另一個第一電池導電架13上的銲接點131銲接一起，於此，管體17將可以配置在兩小面積的第一電池導電架13的間隙間。

請同時參閱圖10至圖14及圖16，圖10為本發明電池模組又一實施例之部分構造立體分解圖、圖11為本發明電池固定架又一實施例之立體透視圖、圖12為本發明圖11之電池固定架之     C-C’方向之剖面圖、圖13為本發明第二定位支架一實施例之立體透視圖、圖14為本發明第二電池導電架一實施例之結構俯視圖及圖16為本發明電池模組又一實施例之結構示意圖。如圖10至圖13所示，在本實施例電池模組101中，電池固定架12的電池容置孔122為一穿孔形式，而電池芯11的正極及負極分別設置在電池芯11的上端及下端。進一步，相較於上述實施例電池模組100，本實施例電池模組101更包括至少一第二電池導電架14及第二定位支架16。第二電池導電架14設置在電池固定架12之下且包括有複數個銲接點141。電池芯11之另一端將與第二電池導電架14的銲接點141銲接一起，以使那些電池芯11能夠透過第一電池導電架13及第二電池導電架14串聯及/或並聯的電性連接。第二定位支架16設置在電池固定架12與第二電池導電架14間。在本發明中，第二定位支架16亦可為一塑膠材質的支架。第二定位支架16包括複數個第二定位通孔161。每一電池芯11的另一端凸設在電池容置孔121的下方且通過對應的第二定位通孔161電性連接至第二電池導電架14。再者，如圖4所示，每一固定通孔123包括有至少一凸部1231，其突設在電池固定架12的上表面之上及下表面之下，而第二定位支架16包括有複數個穿孔163，每一穿孔163對位於每一固定通孔123。每一固定通孔123的凸部1231將從穿孔163穿出，管體17的接口將以套接或燒結方式固定在對應的固定通孔123的凸部1231上，以使流體19能夠在固定通孔123及管體17間進行流動。

再者，本發明一實施例中，如圖14所示，第二電池導電架14為一大面積的金屬片，每一電池芯11之另一端皆與同一個第二電池導電架14上的銲接點141銲接一起，且為了讓管體17能夠從第二電池導電架14穿過，第二電池導電架14上形成有複數個穿孔143。管體17將通過第二電池導電架14的穿孔143及第二定位支架16的穿孔163以固定在對應的固定通孔123上。或者，本發明又一實施例中，如圖15所示，電池模組101包括有複數個小面積的第二電池導電架14，部分電池芯11之另一端與其中一個第二電池導電架14上的銲接點141銲接一起，而其他電池芯11之另一端將與另一個第二電池導電架14上的銲接點141銲接一起，於此，管體17將可以配置在兩小面積的第二電池導電架14的間隙間。

參閱圖16，管體17包括有一輸入管體171、至少一中繼管體172及一輸出管體173。輸入管體171的一端連接至一個對應的固定通孔123而另一端作為一流體輸入端1711。中繼管體172的兩端分別連接至兩個對應的固定通孔123。輸出管體173之一端連接至一個對應的固定通孔123而另一端作為一流體輸出端1731。當流體19透過輸入管體171的流體輸入端1711輸入時，流體19將會陸續通過每一中繼管體172及每一固定通孔123，而後從輸出管體173的流體輸出端1731輸出。再者，電池芯11運作或熱失控產生的熱，將被導熱至電池固定架12，流動在電池固定架12的固定通孔123中的流體19將會吸收電池固定架12上之部分熱能，且將熱量從電池固定架12快速地帶離，以便電池芯11能夠快速地降溫，提高電池模組101使用時的安全性。

請參閱圖17，為本發明電池裝置一實施例之結構示意圖。如圖所示，本發明電池裝置200包括有複數個電池模組101。每一電池模組101透過至少一對應的管體17(如中繼管體172)而與另一組電池模組101相連接。

在電池裝置200中，輸入管體171的一端連接至其中一組電池模組101(如最右邊的電池模組)的一個對應的固定通孔123，而另一端作為流體輸入端1711；輸出管體173的一端連接至另一組電池模組101(如最左邊的電池模組)的一個對應的固定通孔123，而另一端作為流體輸出端1731；中繼管體172的兩端連接至同一組電池模組101上的兩個對應的固定通孔123，或者中繼管體172的兩端分別連接至不同組電池模組101的兩個對應的固定通孔123，例如：中繼管體172的一端連接其中一組電池模組101的固定通孔123，而中繼管體172的一端連接另一組電池模組101的固定通孔123。

當流體19從輸入管體171的流體輸入端1711輸入時，陸續通過每一組電池模組101的電池固定架12，且從輸出管體173的流體輸出端1731進行輸出。當其中一電池模組101發生熱失控的情況，流體19會將熱失控電池模組101之電池固定架12上的熱能帶到或交換至另一電池模組101之電池固定架12之上，以便透過另一電池模組101之電池固定架12協助散熱，或透過流體19吸收熱能，以便透過流體輸出端1731將吸收熱能之流體19進行輸出。

進一步地，電池裝置200的複數組電池模組101置放在一外殼箱體21之內。外殼箱體21包括有一輸入孔211及一輸出孔212。輸入管體171的流體輸入端1711經由輸入孔211穿至外殼箱體21的外部，且與一流體供應裝置(未顯示)連接。輸出管體173的流體輸出端1731經由輸出孔212穿至外殼箱體21的外部，且與一流體回收裝置(未顯示)連接。則，當電池裝置200之電池模組101運作時，流體供應裝置供給流體19至電池裝置200，以透過流體19的流動帶離電池模組101運作時或熱失控時所產生的熱能，並經由流體回收裝置回收吸收熱能之流體19。如此，流體19持續地供給及回收的循環操作，以便對於電池裝置200中的電池模組101實行散熱，增加電池裝置200運作時的安全性。

請參閱圖18A及圖18B，分別為本發明固定通孔一實施例之結構剖面圖及本發明固定通孔又一實施例之結構剖面圖。如圖18A所示，在本發明一實施例中，固定通孔123之管路以圓孔方式呈現，流體19將在圓孔的管路進行流動。或者，如圖18B所示，在本發明又一實施例中，為了提升電池固定架12的導熱速度，固定通孔123之管路也能以雪花狀方式呈現，則，流體19將可以穿過雪花狀之管路的各個分支而將熱快速地帶走。

以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

100:電池模組 101:電池模組 11:電池芯 12:電池固定架 121:電池容置孔 123:固定通孔 1231:凸部1232:隔離塗層 13:第一電池導電架 131:銲接點 133:穿孔 14:第二電池導電架 141:銲接點 143:穿孔 15:第一定位支架 151:第一定位通孔 153:穿孔 16:第二定位支架 161:第二定位通孔 163:穿孔 17:管體 171:輸入管體 1711:流體輸入端 172:中繼管體 173:輸出管體 1731:流體輸出端 19:流體 200:電池裝置 21:外殼箱體 211:輸入孔 213:輸出孔

圖1為本發明電池模組一實施例之部分構造立體分解圖。

圖2為本發明電池固定架一實施例之結構俯視圖。

圖3為本發明電池固定架一實施例之立體透視圖。

圖4為本發明圖3之電池固定架之A-A’方向之剖面圖。

圖5為本發明圖3之電池固定架之B-B’方向之剖面圖。

圖6為本發明第一定位支架一實施例之立體透視圖。

圖7為本發明第一電池導電架一實施例之結構仰視圖。

圖8為本發明第一電池導電架又一實施例之結構仰視圖。

圖9為本發明電池模組一實施例之結構示意圖。

圖10為本發明電池模組又一實施例之部分構造立體分解圖。

圖11為本發明電池固定架又一實施例之立體透視圖。

圖12為本發明圖11之電池固定架之       C-C’方向之剖面圖。

圖13為本發明第二定位支架一實施例之立體透視圖。

圖14為本發明第二電池導電架一實施例之結構俯視圖。

圖15為本發明第二電池導電架又一實施例之結構俯視圖。

圖16為本發明電池模組又一實施例之結構示意圖。

圖17為本發明電池裝置一實施例之結構示意圖。

圖18A為本發明固定通孔一實施例之結構剖面圖。

圖18B為本發明固定通孔又一實施例之結構剖面圖。

100:電池模組

12:電池固定架

123:固定通孔

1231:凸部

13:第一電池導電架

15:第一定位支架

17:管體

171:輸入管體

1711:流體輸入端

172:中繼管體

173:輸出管體

1731:流體輸出端

19:流體

Claims (9)

1. 一種具散熱功效的電池模組，包括：複數個電池芯；一電池固定架，包括複數個電池容置孔及複數個固定通孔，每一該電池芯分別置放在一對應的該電池容置孔中；至少一第一電池導電架，設置在該電池固定架之上，該複數個電池芯透過該第一電池導電架串聯或並聯一起；及複數個管體，每一該管體連接在對應的該固定通孔上；其中，一流體流動在該複數個管體及該複數個固定通孔間，透過該流體的流動以帶離該電池芯所產生的熱；其中每一該固定通孔的內壁設置有一隔離塗層。
2. 如請求項1所述的電池模組，其中該管體包括一輸入管體、至少一中繼管體及一輸出管體；該輸入管體的一端連接至一個對應的該固定通孔而另一端作為一流體輸入端；該輸出管體之一端連接至一個對應的該固定通孔而另一端作為一流體輸出端；該中繼管體的兩端分別連接至兩個對應的該固定通孔。
3. 如請求項1所述的電池模組，其中該電池模組更包括一第一定位支架，該第一定位支架設置在該電池固定架與該第一電池導電架間，該第一定位支架包括複數個第一定位通孔，每一該電池芯的一端從該電池容置孔的上方穿出並通過對應的該第一定位通孔電性連接至該第一電池導電架。
4. 如請求項3所述的電池模組，其中該電池模組更包括至少一第二電池導電架及一第二定位支架，該第二電池導電架設置在該電池固定架之下，該第二定位支架設置在該電池固定架與該第二電池導電架間，該第二定位支架包括複數個第二定位通孔，每一該電池芯的另一端從該電池容置孔的下方穿出並通過對應的該第二定位通孔電性連接至該第二電池導電架。
5. 如請求項3所述的電池模組，其中該第一定位支架及該第二定位支架分別包括有複數個穿孔，每一該固定通孔包括有至少一凸部，該固定通孔的該凸部穿過對應的該穿孔而與該管體連接。
6. 如請求項1所述的電池模組，其中該流體為水或冷卻液。
7. 一種具散熱功效的電池裝置，包括複數組電池模組，每一該電池模組分別包括：複數個電池芯；一電池固定架，包括複數個電池容置孔及複數個固定通孔，每一該電池芯分別置放在一對應的該電池容置孔中；至少一第一電池導電架，設置在該電池固定架之上，該複數個電池芯透過該第一電池導電架串聯或並聯一起；複數個管體，每一該管體連接在對應的該固定通孔上；其中，每一組該電池模組透過至少一對應的該管體而與另一組該電池模組相連接，一流體流動在每一組該電池模組的該複數個管體及該複數個固定通孔之間，透過該流體的流動以帶離每一組該電池模組的該電池芯所產生的熱； 其中每一該固定通孔的內壁設置有一隔離塗層。
8. 如請求項7所述的電池裝置，其中每一該電池模組更包括一第一定位支架，至少一第二電池導電架及一第二定位支架，該第一定位支架設置在該電池固定架與該第一電池導電架間，該第一定位支架包括複數個第一定位通孔，每一該電池芯的一端從該電池容置孔的上方穿出並通過對應的該第一定位通孔電性連接至該第一電池導電架，該第二電池導電架設置在該電池固定架之下，該第二定位支架設置在該電池固定架與該第二電池導電架間，該第二定位支架包括複數個第二定位通孔，每一該電池芯的另一端從該電池容置孔的下方穿出並通過對應的該第二定位通孔電性連接至該第二電池導電架。
9. 如請求項8所述的電池裝置，其中該複數組電池模組置放在一外殼箱體內，該外殼箱體包括有一輸入孔及一輸出孔，該管體包括一輸入管體、至少一中繼管體及一輸出管體；該輸入管體的一端連接至其中一組該電池模組的一個對應的該固定通孔而另一端作為一流體輸入端，該流體輸入端經由該輸入孔穿出至該外殼箱體的外部；該輸出管體的一端連接至另一組該電池模組的一個對應的該固定通孔而另一端作為一流體輸出端，該流體輸出端經由該輸出孔穿出至該外殼箱體的外部；該中繼管體的兩端連接至同一組該電池模組的兩個對應的該固定通孔，或者，該中繼管體的兩端分別連接至不同組該電池模組的兩個對應的該固定通孔。

Images